Optimización de tiempos lentos de apertura de faceplates de CEMAT y APL en clientes OS de PCS 7 virtualizados

Los tiempos de apertura de faceplates lentos (que superan los 3–10 segundos) en SIMATIC PCS 7 V9.1 con CEMAT V9.1 o APL en Clientes OS de WinCC virtualizados son causados principalmente por retrasos en la resolución de nombres de host DNS/NetBIOS, sondeos síncronos de variables sin búfer en scripts de C, o cuellos de botella de CPU lista (CPU ready) en la máquina virtual. Para resolver esto, configure asignaciones estáticas de hosts en los archivos 'hosts' y 'lmhosts' en todos los nodos, asegúrese de que Simatic Shell utilice el adaptador dedicado del bus de terminal con cifrado coincidente con el servidor, asigne núcleos de vCPU reservados en VMware ESXi/Hyper-V, y aumente la configuración de caché de imágenes de WinCC en las propiedades del proyecto.

Índice de contenidos

Resumen ejecutivo

Las estaciones de operador virtualizadas (que se ejecutan en VMware vSphere / ESXi o Microsoft Hyper-V) son estándar en las instalaciones modernas de SIMATIC PCS 7 y CEMAT. Sin embargo, los integradores de sistemas informan con frecuencia degradación del rendimiento donde hacer clic en un icono de bloque toma varios segundos para renderizar la ventana emergente del faceplate (@PG_*.pdl). En bibliotecas complejas como CEMAT V9.1, los faceplates cargan docenas de atributos dinámicos, activadores de scripts e historiales de alarmas simultáneamente. Cuando la resolución de red subyacente, la programación de la CPU del hipervisor o el almacenamiento en caché de imágenes de WinCC son subóptimos, los retrasos acumulados conducen a tiempos de respuesta del operador inaceptables. Esta guía describe una metodología de estructuración y optimización para restaurar un rendimiento de faceplates inferior a un segundo.

Mecánica arquitectónica y del sistema

Mecánica de carga de faceplates y cuellos de botella de virtualización en PCS 7 / CEMAT:

Arquitectura de invocación de faceplates:
Al hacer clic en un icono de bloque se invoca @PCS7_OpenInputFaceplate o scripts en C equivalentes de CEMAT.
El script analiza el prefijo de variables (por ejemplo, Motor1), carga @PG_C_DRV_1D.pdl y adjunta subimágenes (@PG_C_DRV_1D_Standard.pdl, @PG_C_DRV_1D_ViewToolbar.pdl).
Cada subimagen ejecuta scripts de inicialización que consultan las variables del servidor a través de DCOM.
Latencia de resolución de nombres de red:
Si el Cliente OS depende de servidores DNS lentos o no configurados, cada solicitud de variables DCOM desencadena tiempos de espera de difusión NetBIOS (típicamente de 2 a 4 segundos por cada resolución fallida) antes de recurrir a la caché local.
Contención de recursos de máquinas virtuales:
Sobresuscripción de vCPU: Un tiempo de 'CPU Ready' alto (>5%) en ESXi retrasa los hilos de ejecución de scripts de WinCC.
Renderizado de pantalla virtual: El Diseñador de gráficos de WinCC (Graphics Designer) se basa en el renderizado GDI/DirectX. Sin una asignación adecuada de memoria de video para la VM, el renderizado por software detiene las actualizaciones de la GUI.
Arquitectura de caché de imágenes:
WinCC almacena en caché en la RAM los archivos PDL cargados recientemente. Si el tamaño de la caché se configura demasiado pequeño, cada apertura de faceplate requiere la recarga de archivos desde el disco o recursos compartidos de red.

Procedimiento de ingeniería e implementación paso a paso

Paso 1: Configurar la resolución estática de hosts en los archivos Hosts y LMHosts

En cada Cliente OS, Servidor OS y ES, navegue a C:/Windows/System32/drivers/etc/.
Edite el archivo hosts (como administrador) y agregue al final la dirección IP y el nombre de host NetBIOS de todos los servidores y clientes en el bus de terminal.
Edite lmhosts.sam, guárdelo como lmhosts y agregue entradas coincidentes con la etiqueta #PRE para el almacenamiento en caché permanente de NetBIOS:
192.168.1.10 OS_SRV1 #PRE 192.168.1.11 OS_SRV2 #PRE
Ejecute nbtstat -R en el Símbolo del sistema (Command Prompt) para purgar y recargar la caché de nombres NetBIOS.

Paso 2: Validar el adaptador de red y el cifrado de Simatic Shell

Abra el Explorador de Windows en el Cliente OS, haga clic derecho en 'Simatic Shell' -> 'Settings'.
Confirme que el adaptador de red seleccionado sea estrictamente la tarjeta de red (NIC) física del bus de terminal.
Verifique que la configuración de 'Encrypted Communication' coincida exactamente con la configuración del Servidor OS.

Paso 3: Optimizar la configuración de la máquina virtual en el hipervisor

En VMware ESXi / vCenter:
1. Asigne al menos 4 vCPUs dedicadas con una reserva de CPU del 100% para los Clientes OS.
2. Asegúrese de que el tiempo de CPU Ready esté por debajo del 2% en los gráficos de rendimiento de ESXi.
3. Aumente la memoria de video de la máquina virtual (VRAM) a al menos 128 MB y habilite la aceleración por hardware 3D si es compatible.
4. Almacene los discos virtuales de la VM (.vmdk) en unidades empresariales NVMe o almacenes de datos vSAN de alta velocidad para minimizar la latencia de E/S.

Paso 4: Ajustar el tamaño de la caché de imágenes de WinCC

En WinCC Explorer en el proyecto del Cliente OS, abra las propiedades del equipo (Computer Properties) -> 'Graphics Runtime'.
Aumente la configuración de la caché de imágenes: establezca 'Number of picture files cached' en 20 o más (el valor predeterminado suele ser 5-10).
Esto retiene las plantillas de faceplates comunes (@PG_*.pdl) permanentemente en la memoria después de la carga inicial.

Verificación

Para verificar la velocidad de apertura de los faceplates:
1. En WinCC Runtime, haga clic en un icono de bloque de APL o CEMAT.
2. El faceplate debe aparecer en menos de 1.0 segundo en la apertura inicial y en menos de 0.5 segundos en las aperturas posteriores.
3. Utilice la herramienta 'APDiag' de WinCC (Output Window -> Trace Script Calls) para confirmar que no existan tiempos de espera en la ejecución de scripts ni mensajes de retraso DCOM.
4. Verifique que la utilización de la CPU en la VM permanezca estable durante las transiciones rápidas de faceplates.

Limitaciones y precauciones operativas

Precauciones operativas:
- No utilice sesiones de Escritorio Remoto (RDP) para medir el rendimiento de renderizado de faceplates; RDP añade latencia de visualización en red. Realice las pruebas en la consola física o en un thin client dedicado.
- Aumentar la caché de imágenes consume memoria RAM adicional del cliente; verifique que la máquina virtual tenga al menos de 8 GB a 16 GB de memoria asignada.
- Asegúrese de que las colecciones de actualizaciones (Update Collections) de CEMAT V9.1 y las actualizaciones de WinCC V7.5 SP2 estén alineadas entre las estaciones de servidor y cliente.

Preguntas frecuentes de ingeniería

Q: Why do faceplates open slowly only on virtual machines?

A: Las máquinas virtuales a menudo sufren de sobresuscripción de vCPU (latencia de CPU Ready), controladores de video virtual no optimizados o retrasos en la resolución DNS a través de conmutadores virtuales.

Q: What is the impact of missing lmhosts entries?

A: Sin asignaciones estáticas en lmhosts, las consultas DCOM de Windows inician difusiones NetBIOS que tardan de 2 a 4 segundos en expirar el tiempo de espera en cada solicitud de variable.

Q: Where is the picture cache configured in WinCC?

A: En WinCC Explorer -> Propiedades del equipo (Computer Properties) -> pestaña Graphics Runtime -> 'Number of picture files cached'.

Q: Does CEMAT require specific display settings?

A: Sí, los faceplates de CEMAT están optimizados para una resolución de 1920x1080 con color verdadero de 32 bits y aceleración GDI por hardware.

Q: How do I check WinCC script execution delays?

A: Inicie la utilidad Siemens APDiag desde C:/Program Files (x86)/Siemens/WinCC/uTools/apdiag.exe y supervise las colas de ciclos de scripts.

Referencias técnicas

Etiquetas relacionadas

CEMAT V9.1, Faceplate Performance, Virtualization, ESXi Optimization, WinCC Graphics